Skip to main content
Erschienen in: Der Onkologe 11/2010

01.11.2010 | Leitthema

Molekulare und immunologische Effekte der Hyperthermie auf Tumorprogression und Metastasierung

verfasst von: Prof. Dr. G. Multhoff, U. Gaipl

Erschienen in: Die Onkologie | Ausgabe 11/2010

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Neben den direkt zelltoxischen Wirkungen von Temperaturen über 41°C kann eine Hyperthermiebehandlung im Temperaturbereich von 39–43°C das adaptive und angeborene Immunsystem beeinflussen. Dabei spielt die Art des Zelluntergangs (Nekrose oder Apoptose) eine entscheidende Rolle, ob eine pro- oder antiinflammatorische Immunantwort durch Hyperthermie (HT) ausgelöst wird. Zusätzlich dazu können Gefahrensignale wie z. B. das High-Mobility-Group-B1- (HMGB1-)Protein, Adenosine-5’-triphosphat (ATP) und Hitzeschockproteine (Hsp), die von nekrotischen Tumorzellen freigesetzt werden, die Zellen des angeborenen Immunsystems stimulieren und somit die Antitumorimmunantwort unterstützen. In dem vorliegenden Übersichtsartikel werden unterschiedliche molekulare und immunologische Mechanismen näher beleuchtet, die über eine Hyperthermiebehandlung reguliert werden.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Skitzki JJ, Repasky EA, Evans SS (2009) Hyperthermia as an immunotherapy strategy for cancer. Curr Opin Investig Drugs 10:550–558PubMed Skitzki JJ, Repasky EA, Evans SS (2009) Hyperthermia as an immunotherapy strategy for cancer. Curr Opin Investig Drugs 10:550–558PubMed
2.
Zurück zum Zitat Lepock JR (2004) Role of nuclear protein denaturation and aggregation in thermal radiosensitization. Int J Hyperthermia 20:115–130CrossRefPubMed Lepock JR (2004) Role of nuclear protein denaturation and aggregation in thermal radiosensitization. Int J Hyperthermia 20:115–130CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Roti Roti JL (2008) Cellular responses to hyperthermia (40–46 degrees C): Cell killing and molecular events. Int J Hyperthermia 24:3–15CrossRef Roti Roti JL (2008) Cellular responses to hyperthermia (40–46 degrees C): Cell killing and molecular events. Int J Hyperthermia 24:3–15CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Schildkopf P, Ott OJ, Frey B et al (2010) Biological rationales and clinical applications of temperature controlled hyperthermia – implications for multimodal cancer treatments. Curr Med Chem Schildkopf P, Ott OJ, Frey B et al (2010) Biological rationales and clinical applications of temperature controlled hyperthermia – implications for multimodal cancer treatments. Curr Med Chem
5.
Zurück zum Zitat Molls M, Vaupel P, Nieder C, Anscher MS (Hrsg) (2010) The impact of tumor biology on cancer treatment and multidisciplinary startegies. In: Brady, Heilmann, Molls Nieder (Hrsg) Medical radiology. Springer Molls M, Vaupel P, Nieder C, Anscher MS (Hrsg) (2010) The impact of tumor biology on cancer treatment and multidisciplinary startegies. In: Brady, Heilmann, Molls Nieder (Hrsg) Medical radiology. Springer
6.
Zurück zum Zitat Urano M, Kuroda M, Nishimura Y (1999) For the clinical application of thermochemotherapy given at mild temperatures. Int J Hyperthermia 15:79–107CrossRefPubMed Urano M, Kuroda M, Nishimura Y (1999) For the clinical application of thermochemotherapy given at mild temperatures. Int J Hyperthermia 15:79–107CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Miller RC, Roizin-Towle L, Komatsu K et al (1989) Interaction of heat with x-rays and cis-platinum; cell lethality and oncogenic transformation. Int J Hyperthermia 5:697–705CrossRefPubMed Miller RC, Roizin-Towle L, Komatsu K et al (1989) Interaction of heat with x-rays and cis-platinum; cell lethality and oncogenic transformation. Int J Hyperthermia 5:697–705CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Koning GA, Eggermont AM, Lindner LH et al (2010) Hyperthermia and thermosensitive liposomes for improved delivery of chemotherapeutic drugs to solid tumors. Pharm Res 27:1750–1754CrossRefPubMed Koning GA, Eggermont AM, Lindner LH et al (2010) Hyperthermia and thermosensitive liposomes for improved delivery of chemotherapeutic drugs to solid tumors. Pharm Res 27:1750–1754CrossRefPubMed
9.
Zurück zum Zitat Kong G, Braun RD, Dewhirst MW (2001) Characterization of the effect of hyperthermia on nanoparticle extravasation from tumor vasculature. Cancer Res 61:3027–3032PubMed Kong G, Braun RD, Dewhirst MW (2001) Characterization of the effect of hyperthermia on nanoparticle extravasation from tumor vasculature. Cancer Res 61:3027–3032PubMed
10.
11.
Zurück zum Zitat Demaria S, Ng B, Devitt ML et al (2004) Ionizing radiation inhibition of distant untreated tumors (abscopal effect) is immune mediated. Int J Radiat Oncol Biol Phys 58:862–870CrossRefPubMed Demaria S, Ng B, Devitt ML et al (2004) Ionizing radiation inhibition of distant untreated tumors (abscopal effect) is immune mediated. Int J Radiat Oncol Biol Phys 58:862–870CrossRefPubMed
12.
Zurück zum Zitat Voll RE, Herrmann M, Roth EA et al (1997) Immunosuppressive effects of apoptotic cells. Nature 390:350–351CrossRefPubMed Voll RE, Herrmann M, Roth EA et al (1997) Immunosuppressive effects of apoptotic cells. Nature 390:350–351CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Savill J, Dransfield I, Gregory C et al (2002) A blast from the past: Clearance of apoptotic cells regulates immune responses. Nat Rev Immunol 2:965–975CrossRefPubMed Savill J, Dransfield I, Gregory C et al (2002) A blast from the past: Clearance of apoptotic cells regulates immune responses. Nat Rev Immunol 2:965–975CrossRefPubMed
14.
16.
Zurück zum Zitat Shi H, Cao T, Connolly JE et al (2006) Hyperthermia enhances ctl cross-priming. J Immunol 176:2134–2141PubMed Shi H, Cao T, Connolly JE et al (2006) Hyperthermia enhances ctl cross-priming. J Immunol 176:2134–2141PubMed
17.
Zurück zum Zitat Sauter B, Albert ML, Francisco L et al (2000) Consequences of cell death: Exposure to necrotic tumor cells, but not primary tissue cells or apoptotic cells, induces the maturation of immunostimulatory dendritic cells. J Exp Med 191:423–434CrossRefPubMed Sauter B, Albert ML, Francisco L et al (2000) Consequences of cell death: Exposure to necrotic tumor cells, but not primary tissue cells or apoptotic cells, induces the maturation of immunostimulatory dendritic cells. J Exp Med 191:423–434CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat Obeid M, Tesniere A, Ghiringhelli F et al (2007) Calreticulin exposure dictates the immunogenicity of cancer cell death. Nat Med 13:54–61CrossRefPubMed Obeid M, Tesniere A, Ghiringhelli F et al (2007) Calreticulin exposure dictates the immunogenicity of cancer cell death. Nat Med 13:54–61CrossRefPubMed
19.
Zurück zum Zitat Tesniere A, Schlemmer F, Boige V et al (2010) Immunogenic death of colon cancer cells treated with oxaliplatin. Oncogene 29:482–491CrossRefPubMed Tesniere A, Schlemmer F, Boige V et al (2010) Immunogenic death of colon cancer cells treated with oxaliplatin. Oncogene 29:482–491CrossRefPubMed
20.
Zurück zum Zitat Schildkopf P, Frey B, Mantel F et al (2010) Application of hyperthermia in addition to ionizing irradiation fosters necrotic cell death and hmgb1 release of colorectal tumor cells. Biochem Biophys Res Commun 391:1014–1020CrossRefPubMed Schildkopf P, Frey B, Mantel F et al (2010) Application of hyperthermia in addition to ionizing irradiation fosters necrotic cell death and hmgb1 release of colorectal tumor cells. Biochem Biophys Res Commun 391:1014–1020CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Schildkopf P, Holmer R, Sieber R et al (2009) Hyperthermia in combination with x-irradiation induces inflammatory forms of cell death. Autoimmunity 42:311–313CrossRefPubMed Schildkopf P, Holmer R, Sieber R et al (2009) Hyperthermia in combination with x-irradiation induces inflammatory forms of cell death. Autoimmunity 42:311–313CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Mantel F, Frey B, Haslinger S et al (2010) Combination of ionising irradiation and hyperthermia activates programmed apoptotic and necrotic cell death pathways in human colorectal carcinoma cells. Strahlenther Onkol in press Mantel F, Frey B, Haslinger S et al (2010) Combination of ionising irradiation and hyperthermia activates programmed apoptotic and necrotic cell death pathways in human colorectal carcinoma cells. Strahlenther Onkol in press
23.
Zurück zum Zitat Binder RJ, Srivastava PK. (2005) Peptides chaperoned by heat-shock proteins are a necessary and sufficient source of antigen in the cross-priming of cd8+ t cells. Nat Immunol 6:593–599CrossRefPubMed Binder RJ, Srivastava PK. (2005) Peptides chaperoned by heat-shock proteins are a necessary and sufficient source of antigen in the cross-priming of cd8+ t cells. Nat Immunol 6:593–599CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Srivastava PK, Callahan MK, Mauri MM (2009) Treating human cancers with heat shock protein-peptide complexes: The road ahead. Expert Opin Biol Ther 9:179–186CrossRefPubMed Srivastava PK, Callahan MK, Mauri MM (2009) Treating human cancers with heat shock protein-peptide complexes: The road ahead. Expert Opin Biol Ther 9:179–186CrossRefPubMed
25.
Zurück zum Zitat Nishikawa M, Takemoto S, Takakura Y (2008) Heat shock protein derivatives for delivery of antigens to antigen presenting cells. Int J Pharm 354:23–27CrossRefPubMed Nishikawa M, Takemoto S, Takakura Y (2008) Heat shock protein derivatives for delivery of antigens to antigen presenting cells. Int J Pharm 354:23–27CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Srivastava P (2002) Interaction of heat shock proteins with peptides and antigen presenting cells: Chaperoning of the innate and adaptive immune responses. Annu Rev Immunol 20:395–425CrossRefPubMed Srivastava P (2002) Interaction of heat shock proteins with peptides and antigen presenting cells: Chaperoning of the innate and adaptive immune responses. Annu Rev Immunol 20:395–425CrossRefPubMed
27.
Zurück zum Zitat Somersan S, Larsson M, Fonteneau JF et al (2001) Primary tumor tissue lysates are enriched in heat shock proteins and induce the maturation of human dendritic cells. J Immunol 167:4844–4852PubMed Somersan S, Larsson M, Fonteneau JF et al (2001) Primary tumor tissue lysates are enriched in heat shock proteins and induce the maturation of human dendritic cells. J Immunol 167:4844–4852PubMed
28.
Zurück zum Zitat Chen T, Guo J, Han C et al (2009) Heat shock protein 70, released from heat-stressed tumor cells, initiates antitumor immunity by inducing tumor cell chemokine production and activating dendritic cells via tlr4 pathway. J Immunol 182:1449–1459PubMed Chen T, Guo J, Han C et al (2009) Heat shock protein 70, released from heat-stressed tumor cells, initiates antitumor immunity by inducing tumor cell chemokine production and activating dendritic cells via tlr4 pathway. J Immunol 182:1449–1459PubMed
29.
Zurück zum Zitat Kubes J, Svoboda J, Rosina J et al (2008) Immunological response in the mouse melanoma model after local hyperthermia. Physiol Res 57:459–465PubMed Kubes J, Svoboda J, Rosina J et al (2008) Immunological response in the mouse melanoma model after local hyperthermia. Physiol Res 57:459–465PubMed
30.
Zurück zum Zitat Milani V, Noessner E, Ghose S et al (2002) Heat shock protein 70: Role in antigen presentation and immune stimulation. Int J Hyperthermia 18:563–575CrossRefPubMed Milani V, Noessner E, Ghose S et al (2002) Heat shock protein 70: Role in antigen presentation and immune stimulation. Int J Hyperthermia 18:563–575CrossRefPubMed
31.
Zurück zum Zitat Multhoff G, Pfister K, Gehrmann M et al (2001) A 14-mer Hsp70 peptide stimulates NK cell activity. Cell Stress Chaperones 6:337–344CrossRefPubMed Multhoff G, Pfister K, Gehrmann M et al (2001) A 14-mer Hsp70 peptide stimulates NK cell activity. Cell Stress Chaperones 6:337–344CrossRefPubMed
32.
Zurück zum Zitat Krause S, Gastpar R, Andreesen R et al (2004) Treatment of cancer patients with autologous ex vivo Hsp70 peptide activated NK cells: a clinical phase I trial. Clin Cancer Res 10:3699–3707CrossRefPubMed Krause S, Gastpar R, Andreesen R et al (2004) Treatment of cancer patients with autologous ex vivo Hsp70 peptide activated NK cells: a clinical phase I trial. Clin Cancer Res 10:3699–3707CrossRefPubMed
33.
Zurück zum Zitat Gastpar R, Gehrmann M, Bausero A et al (2005) Hsp70 surface psoitive tumor exosomes stimulate migratory and cytolytic activity of NK cells. Cancer Res 65:5238–5247CrossRefPubMed Gastpar R, Gehrmann M, Bausero A et al (2005) Hsp70 surface psoitive tumor exosomes stimulate migratory and cytolytic activity of NK cells. Cancer Res 65:5238–5247CrossRefPubMed
34.
Zurück zum Zitat Stangl S, Wortmann A, Gürtler U, Multhoff G (2006) Control of metastasized pancreatic carcinoams in SCID/beige mice with human TKD-activated NK cells. J Immunol 176:6270–6276PubMed Stangl S, Wortmann A, Gürtler U, Multhoff G (2006) Control of metastasized pancreatic carcinoams in SCID/beige mice with human TKD-activated NK cells. J Immunol 176:6270–6276PubMed
35.
Zurück zum Zitat Dayanc BE, Beachy SH, Ostberg JR et al (2008) Dissecting the role of hyperthermia in natural killer cell mediated anti-tumor responses. Int J Hyperthermia 24:41–56CrossRefPubMed Dayanc BE, Beachy SH, Ostberg JR et al (2008) Dissecting the role of hyperthermia in natural killer cell mediated anti-tumor responses. Int J Hyperthermia 24:41–56CrossRefPubMed
36.
Zurück zum Zitat Tanaka K, Ito A, Kobayashi T et al (2005) Intratumoral injection of immature dendritic cells enhances antitumor effect of hyperthermia using magnetic nanoparticles. Int J Cancer 116:624–633CrossRefPubMed Tanaka K, Ito A, Kobayashi T et al (2005) Intratumoral injection of immature dendritic cells enhances antitumor effect of hyperthermia using magnetic nanoparticles. Int J Cancer 116:624–633CrossRefPubMed
37.
Zurück zum Zitat Guo J, Zhu J, Sheng X et al (2007) Intratumoral injection of dendritic cells in combination with local hyperthermia induces systemic antitumor effect in patients with advanced melanoma. Int J Cancer 120:2418–2425CrossRefPubMed Guo J, Zhu J, Sheng X et al (2007) Intratumoral injection of dendritic cells in combination with local hyperthermia induces systemic antitumor effect in patients with advanced melanoma. Int J Cancer 120:2418–2425CrossRefPubMed
38.
Zurück zum Zitat Zitvogel L, Kepp O, Kroemer G (2010) Decoding cell death signals in inflammation and immunity. Cell 140:798–804CrossRefPubMed Zitvogel L, Kepp O, Kroemer G (2010) Decoding cell death signals in inflammation and immunity. Cell 140:798–804CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Molekulare und immunologische Effekte der Hyperthermie auf Tumorprogression und Metastasierung
verfasst von
Prof. Dr. G. Multhoff
U. Gaipl
Publikationsdatum
01.11.2010
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Die Onkologie / Ausgabe 11/2010
Print ISSN: 2731-7226
Elektronische ISSN: 2731-7234
DOI
https://doi.org/10.1007/s00761-010-1897-4

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2010

Der Onkologe 11/2010 Zur Ausgabe

CME Weiterbildung · Zertifizierte Fortbildung

Induktionschemotherapie bei Kopf-Hals-Tumoren

Adjuvante Immuntherapie verlängert Leben bei RCC

25.04.2024 Nierenkarzinom Nachrichten

Nun gibt es auch Resultate zum Gesamtüberleben: Eine adjuvante Pembrolizumab-Therapie konnte in einer Phase-3-Studie das Leben von Menschen mit Nierenzellkarzinom deutlich verlängern. Die Sterberate war im Vergleich zu Placebo um 38% geringer.

Alectinib verbessert krankheitsfreies Überleben bei ALK-positivem NSCLC

25.04.2024 NSCLC Nachrichten

Das Risiko für Rezidiv oder Tod von Patienten und Patientinnen mit reseziertem ALK-positivem NSCLC ist unter einer adjuvanten Therapie mit dem Tyrosinkinase-Inhibitor Alectinib signifikant geringer als unter platinbasierter Chemotherapie.

Bei Senioren mit Prostatakarzinom auf Anämie achten!

24.04.2024 DGIM 2024 Nachrichten

Patienten, die zur Behandlung ihres Prostatakarzinoms eine Androgendeprivationstherapie erhalten, entwickeln nicht selten eine Anämie. Wer ältere Patienten internistisch mitbetreut, sollte auf diese Nebenwirkung achten.

ICI-Therapie in der Schwangerschaft wird gut toleriert

Müssen sich Schwangere einer Krebstherapie unterziehen, rufen Immuncheckpointinhibitoren offenbar nicht mehr unerwünschte Wirkungen hervor als andere Mittel gegen Krebs.

Update Onkologie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.